六轴机器人增加外部轴

六轴机器人增加外部轴是工业自动化中常见的需求，通过添加外部轴可以显著扩展机器人的工作空间和灵活性。以下是关于六轴机器人增加外部轴的全面：

外部轴的基本概念与作用

外部轴是指除机器人本体6个轴之外附加的运动轴，通常被称为第7轴、第8轴等。它们的主要作用是：

扩展机器人的工作范围，突破原有工作空间限制

实现机器人与工件的协调运动，提高加工精度

增加系统灵活性，适应多工位作业需求

提高生产效率，减少节拍时间

外部轴可分为基座轴和工装轴两大类，基座轴如地轨、旋转平台等，工装轴如变位机、翻转台等。

常见外部轴类型及应用场景

1. 直线导轨(地轨)

使机器人能够沿直线长距离移动

典型应用：一台机器人服务多台机床的取放作业，大范围焊接切割

配置要点：需设置限位开关，防止运动超出安全范围

2. 旋转平台/翻转台

使工件能够旋转或翻转，便于多角度加工

典型应用：焊接变位机，喷涂翻转台

优势：可实现机器人与工件的协调运动，优化加工位置和速度

3. 伺服附加设备

如伺服焊枪、末端直线轴等

可提高特定工艺的效率和精度

在冲压行业中，末端直线轴可大幅提高取放效率

4. 复合外部轴系统

结合多种外部轴类型

如六轴机器人+两外部轴联动系统，实现更复杂的运动控制

外部轴配置的技术要点

硬件配置

1. 驱动器选择：需根据外部轴电机功率匹配适当驱动器，KUKA系统常见有20A、40A、64A等规格

2. 减速比设置：需准确计算并设置，确保示教器显示位置与实际位置一致

3. 安全防护：必须设置限位开关，防止运动超限；定期检查硬件连接

软件配置

1. 参数设置：包括电机参数、减速比、速度限制等

2. 编码器复位：首次匹配外部轴需对编码器进行复位操作

3. 坐标系耦合：可将外部轴与机器人坐标系建立关系，实现协调运动

调试流程

1. 通过示教器手动操作外部轴，检查运动准确性和平稳性

2. 测试各轴极限位置和安全功能

3. 进行负载测试和速度测试

不同品牌机器人的外部轴配置特点

发那科(FANUC)机器人

需在系统配置中选择"增加附加轴"选项或添加外部轴控制选件(J518)

通过系统维护菜单进入外部轴设定界面

需设置电机类型、转速、运动类型(线性/旋转)、方向、减速比等参数

安川(Yaskawa)机器人

外部轴作为机器人的"第七轴"配置

需注意控制柜与本体线缆连接，核对接口标识

KUKA机器人

驱动器分为KPP和KSP类型，需根据电机功率选择

配置时需注意相关系统变量调整，如转速调节器参数等

卡诺普机器人

参考与附加轴电机相同功率的本体轴电机参数进行写入

需进入厂家权限进行零点设置和编码器复位

设计考虑因素

1. 机械结构：外部轴的机械设计需考虑负载、精度和刚性要求

2. 控制系统：确保机器人控制器能够支持所需的外部轴数量和类型

3. 运动规划：协调机器人本体与外部轴的运动，避免奇异点

4. 安全系统：完善的安全防护措施，包括硬件限位和软件限位

5. 维护便利性：设计时应考虑日常检查和维护的便利性

应用案例分析

1. 焊接应用：通过变位机外部轴实现工件位置调整，使焊枪始终与焊缝保持最佳角度

2. 搬运应用：使用地轨外部轴让搬运机器人沿生产线节拍运送零部件

3. 喷涂应用：配合翻转台实现工件双面喷涂

4. 机床上下料：单台机器人通过地轨服务多台机床，提高设备利用率

增加外部轴是提升六轴机器人工作能力和效率的有效手段，但需要根据具体应用需求选择合适的类型，并严格按照各品牌的技术规范进行配置和调试，确保系统的安全性和可靠性。